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众志成城,开展南海南部海域深部结构研究
2010-07-09 | 编辑:赵明辉 | 【  】【打印】【关闭

丘学林 1964年2月生,广东梅县人,深部地球物理学专家,研究员、博士生导师。1979—1984年在中山大学地球科学系,获学士学位;1984—1987年在中科院南海海洋研究所,获海洋地质学专业硕士学位;1990-1996年在英国剑桥大学地球科学系,获地球物理专业博士学位。学成后回国到中科院南海海洋研究所工作。在科学研究中勤勤恳恳,具有“十年磨一剑”的精神;在人才培养上,鼓励青年人参与学科前沿的国际竞争和创新;作为南海深地震探测的主要开拓者之一,从1996年就参加我所负责的中德合作海上实测任务,一直致力于南海深部地壳结构的研究与建设工作。2004年他负责装备了4支大容量气枪,2009年负责购置了15台六分量海底地震仪,并作为首席科学家多次主持参加了海上实测航次,为深部地球物理研究提供了良好的工作平台,形成了由重力、磁力、多道反射地震、大容量气枪震源的海底地震仪探测等综合地球物理探测体系。他所带领的深部地球物理学科组,在我所三期创新发展中更是成为一支不断成熟壮大的科研队伍。近年来,先后获得了中科院重大项目、中科院创新项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、国家科技部973项目等多项科研课题,发表论文20多篇,在深部地质结构的探测和研究方面做出了重大创新贡献,得到国际学术界的关注与认可。

探索和了解海洋深部地壳结构及其性质、成因等科学问题,是研究全球构造动力学的基础。深部地球物理学科组,以揭示南海深部结构为己任,利用先进的地球物理手段(如海底地震仪探测、天然地震探测,大容量气枪震源等),结合科技部973项目“南海大陆边缘动力学及油气资源潜力”的主要研究目标,开展南海岩石圈深部结构研究,力求建立南海新生代南北共轭大陆边缘张裂的演化模式及深部动力过程。在2009年4-6月期间,学科组与中国科学院和国家海洋局有关单位成功合作,首次在南海南部海域实施了海底地震仪深部探测,成功回收了34台海底地震仪,这些第一手的宝贵实测数据,为揭示了南海南部的地壳结构特征及973项目的顺利完成打下了坚实的基础。

一、南海南部深部地壳结构的重要性

南海是西太平洋最大的边缘海之一,位于欧亚、印澳和太平洋三大板块的交汇处,地质构造与地球物理场极为复杂。南海的地震探测和地壳结构研究起始于70年代初,主要是石油公司在南海周边陆架地区进行的常规多道反射地震勘探;从20世纪90年代起,我所先后与日本、美国、德国和我国台湾地区进行合作,利用先进的海底地震仪技术重点在南海北部陆架开展深部地壳结构构造,这些深地震探测积累了大量的地质地球物理资料,取得了良好的结果,对南海北部的地壳结构特征形成了一定的认识。然而,这些海底地震仪探测主要集中在南海北部陆缘,而对于南海南部陆缘,一直是海底地震仪探测的空白区,这在一定程度上约束了南海形成演化理论的研究;特别是南海南部南沙探测任务区地处广阔浩瀚的中国南海南端,蕴藏着丰富的油气资源,周围与多个东南亚国家接壤,是与邻国专属经济区和大陆架划界争议十分严重的区域。

因此,加强南海南部陆缘南沙海域的深部结构研究,不仅对认识南海大陆边缘动力学特征及其油气资源潜力具有重要的科学意义和应用价值,同时,守土有责、视边疆如民族生命,开发研究南海南部海域,为海洋划界提供科技支持,更是保障中华民族子孙后代生存发展、维护我国海洋权益的重要基础。

二、海上探测纪实

2009年4月9日,天气晴朗,科考队员带着南海南部海域深地震探测的艰巨任务,乘坐“实验2号”地球物理调查船,新洲码头启航,向南沙海域设计的两条深地震探测剖面进发。本航次的首席科学家为中科院边缘海地质重点实验室丘学林研究员,王平任科考队长,共有22名成员的科学考察队伍由深部地球物理学科组骨干成员及外单位的5位研究人员组成。船上配备了先进的40台海底地震仪、4支大容量气枪震源、DGPS差分定位系统、多道反射地震、空压机等地球物理调查设备。

 身经百战的“实验2号”地球物理调查船,一出珠江口,就碰上了大风,浪高达5-6米,给我们这些长期“陆生”科考队员们一个“下海威”。看似蓝天白云衬托下的美丽的茫茫大海,却有一团一团的滚滚暗流在涌动,听着各种东西劈啪劈啪摔落到船板的声音,看着饭盆在地板上来回滚动,随着船的不断摇晃,胃“口袋”也和着大海的节拍,在怱左怱右、怱前怱后地忙着调整着方向,一上一下地波涛汹涌着。一些老船员告诉我们,越是晕船,越要坚持吃饭!大厨师也是特别地有经验,晕船时多是白粥、面条,再加上榨菜,全是易消化的。于我们船期日程安排紧,而且轮船在海上一天的费用很高,科考人员顾不上休息,凭着心中坚定的信念,克服了恶劣天气与晕船的困难,在去往探测作业区途中就投入到紧张的海底地震仪的安装工作。队员们分工明确,分双班制,4小时一班,到班就干,下班就睡,不分白天黑夜,加班加点连续作业,有时饭也省了,梦也碎了。但科考队员们相互鼓励、任劳任怨、认真负责,他们深知,仪器安装和设置过程中的任何细小差错,都有可能引起数据和仪器的丢失。当船行到设计测线剖面时,我们开始每隔20公里沿测线投放海底地震仪;当投放结束后、船行到测线另一端时,沿测线返回开始进行大容量气枪震源激发,放炮的时间间隔为120秒,炮点间距约310米;放炮至测线另一端时,沿测线逐台回收海底地震仪。

作业过程中,最麻烦的就是施工期间出现气枪漏气问题。在测线剖面1实施放炮作业时,当激发第701炮时,发现左舷有一条气枪开始漏气,为确保气枪震源的最大穿透深度,丘首席立即决定将气枪拉上来检修,让右舷气枪继续工作。或许是收得太快,气枪的拖缆与多道电缆缠绕在一起,只好欲擒故纵,放下气缆重来。在费了九牛二虎之力后,总算将气枪请至甲板上,检查发现左舷2号气枪果然漏气。气枪师傅立即抢修,2小时后将刚刚修好放入水中,准备4支气枪同时激发时,发现右舷气枪激起的浪花中也有一条青青的白线,说明存在漏气。好在我们小伙子个个身强力壮,在丘首席与王队长的指挥下,气枪气缆乖乖地上来、下去,又紧张的5个小时抢修后,气枪开始一一回到水中,伴随着悦耳的“隆隆”枪声,船又开始沿测线前行了。

这次海上探测工作前后历时两个多月,曾先后遇到了强冷空气、1号和2号台风、强西南风等的严峻考验,但科调队员和船队员们紧密合作,克服重重困难,在南海南部海域成功完成了两条实测的深地震测线,成功回收了34台海底地震仪,满载着高质量的地球物理探测数据,胜利返航!

三、成果展望

此次在南海南部海域完成的2条海底地震仪测线,初步数据处理结果显示,回收的34台仪器中除有一台没有记录到数据,其余均记录到清晰的气枪信号,在折合时间/偏移距剖面上显示了清晰的Pg、PmP、Pn等深部震相,震相可追踪偏移距超过140公里。此次海底地震仪探测自始至终的成功主持实施,不仅培养了一支能独立完成海底地震仪探测优秀科考队伍,而且逐步建立起一整套数据处理和岩石圈结构模拟研究的硬软件设备,为今后进一步开展海底地震仪探测和深部地壳结构研究打下了坚实的基础。此次探测的研究成果,将填补南海南部张裂大陆边缘深部结构研究的空白,深化对南海南、北共轭大陆边缘的地壳结构、构造演化的认识,为长期以来地质学家与地球物理学家所关注的一系列张裂大陆边缘的科学问题提供数据基础。

展望未来,南海的深部结构研究仍然任重而道远。三期创新孕育着新的希望,昭示着美好的未来。我们将心存高远,脚踏实地,针对中国南海一些有特殊构造意义的地点,寻找突破口,更好地为我国的海洋地质事业服务。




























 
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